LNG和LPG小型气化站消防设计探讨

LNG和LPG小型气化站消防设计探讨

甘秀华

中交城市能源研究设计院有限公司，广东 广州 511400

摘要：LNG和LPG具有清洁能源的特性，在市场上均占有重要地位，补充了其他能源的不足，是能源结构中不可或缺的重要组成部分。因此，探讨LNG和LPG小型气化站的消防设计问题，也是当前业界与现行相关规范相一致的重要课题。

关键词：液化天然气（LNG）；液化石油气（LPG）；消防设计

近年来，随着我国环境污染问题日益严重，发展清洁能源成为重要举措，随着对清洁能源的认识不断深化，更加重视LNG和LPG的研究和应用。LNG主要用户包括联合循环电站用户、城镇居民用户、城市/工业园区、餐饮业、钢铁厂、陶瓷制造业等分布式能源系统用户规模较大的企业；LPG的主要用户包括居民生活燃料、汽车燃料、生物医药农业养殖等。本文通过对LNG和LPG的特性进行对比，并基于此探讨消防水在两者气化站中的作用及消防设计方案有何异曲同工之处。

1.LNG和LPG的特性比较

LNG和LPG的主要特性比较见表1。

LNG不同于LPG，其点火难度更高，其爆炸上限较LPG更高，具有更广泛的爆炸范围。只要气温在-112°以上，LNG蒸气就比空气轻，往上扩散的可能性就会大一些，可燃性气云也不会形成。LPG比空气密度更大，所以更容易在低处堆积，产生更高的偶然性。根据这一事实可以了解到，在运输、储存和使用过程中，LNG的火灾危险特性和危害程度明显降低，其安全性和可靠性要高于LPG。

表1 LNG和LPG主要特性比较

2.消防水在LNG和LPG气化站中的作用

根据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006(2020版)，LNG气化站内的消防水与其他消防系统的用途不同，因LNG是深冷液体，与水接触后会发生急剧相变，故LNG泄漏或着火时不能直接用水灭火，消防水在LNG气化站消防中主要起冷却作用。根据《液化石油气供应工程设计规范》GB51142-2015，LPG储罐着火可直接用水灭火，在一定水压和室息、稀释作用下，具有冷却和保护火灾的作用。

3.LNG和LPG气化站消防设计比较

3.1 室外消火栓系统

（1）LNG气化站室外消火栓水量计算（总储存容积不大于2000m³）

（2）LPG气化站室外消火栓水量计算（总储存容积不大于10000m³）

室外消火栓宜配置消防水带和消防水枪，距离大于储罐15米以上才算可使用数量，当充实水柱无法完全覆盖设计范围时,宜适当增加消防水炮。

3.2 消防冷却系统

LNG气化站和LPG气化站消防冷却水量计算一致，地下储罐无需设消防冷却装置。总容积超过50m³或单罐容积超过20m³的储罐或储罐区应设置固定喷淋装置，冷却供水强度应大于0.15L/(s·㎡)，火灾计算储罐个数按立式储罐直径（卧式储罐按直径和长度之和的0.5倍）1.5倍范围内计算，着火面积按全面积，其余冷却范围内按半个面积计算。

3.3火灾连续时间

LNG气化站和LPG气化站火灾的连续时间是一样的，当着火时能保证连续补水，可减少连续的补水量，但有效容积应大于100m³。

3.4泡沫灭火系统

相应规范中均未提及泡沫灭火系统，相关规范《石油天然气工程设计防火规范》提及，LNG场站应设移动式高倍数泡沫灭火系统，大于等于3000m³应设固定式高倍数泡沫灭火系统。相关规范《石油化工企业设计防火标准》提及，在可能发生可燃液体火灾的地方建议设置泡沫灭火系统。为安全考虑，场站集液池上方均需设泡沫灭火系统，可利用消防系统用水和消防水泵供压。室外消防管道上设专供的消火栓，作为移动式泡沫灭火系统水源，泡沫罐在室外需采取防腐、防晒、防冻等措施。

3.5消防余量

相应规范中均未提及消防余量，相关规范《石油天然气工程设计防火规范》提及，应按最大的一起事故设计水量，并考虑200m³/h余量，《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》提及，消防用水按60L/s考虑余量。出于安全考虑，建议LNG储罐总容积小于1000m3不考虑消防余量，大于等于1000m³再考虑消防余量。

3.6水泵接合器

相应规范中均未提及水泵接合器，相关规范《建筑设计防火规范》提及，喷水、喷雾等消防灭火系统应设消防水泵接合器,并没有明确室外的水喷雾系统是否要设水泵接合器。为方便消防车向管网增压供水，LNG和LPG气化站均在消防环状管网上设置水泵接合器，个数按设计流量确定。

3.7干粉灭火系统

相应规范中未提及干粉灭火系统，相关规范《石油天然气工程设计防火规范》提及，LNG储罐的安全阀出口管处，应设固定干粉灭火系统。干粉有效扑灭LNG火灾，需喷洒在液体表面上，应覆盖所有着火区域，不应让干粉和LNG液体混合，否则会气化而不能灭火。干粉灭火系统要靠近可能发生泄漏的生产区、气化区等区域进行灭火作业。LNG和LPG气化站均应设置移动干粉灭火器，对于扑灭液池火灾是否设置固定干粉灭火系统还需进一步讨论。

3.8注胶装置或高压注水系统

《城镇燃气设计规范》未提及注胶装置或注水系统。根据《液化石油气供应工程设计规范》为防止泄露液体，争取抢修时间，建议全压力式LPG储罐底部需要加装注胶装置，或加装高压注水连接装置。

4.案例分析

LNG储罐区平面图（图1）

以LNG储罐区平面图（图1）为例，储罐区设置150m3LNG立式储罐6台，水枪用水量为30L/s，当2号储罐着火时，保护半径R为1.5×3.7=5.55m，邻近1号和3号储罐均不在范围内，保护面积按1个150方储罐的全面积进行计算，计算所得喷淋用水量为40.24L/s，水枪和喷淋火灾连续时间均为6h。储罐移动式高倍数泡沫灭火装置给水流量为4L/s，运行时间为40min。不考虑消防余量，故总消防用水量约为1526.78m3。设置消火栓数量不少于3个，根据消火栓保护半径增加数量，水泵接合器数量不少3个，根据场所不同配置一定数量的手提式灭火器和推车式灭火器。

LPG储罐区平面图（图2）

以LPG储罐区平面图（图2）为例，储罐区设置100m3LPG卧式储罐3台，10m3残液罐1台，水枪用水量为20L/s，当2号储罐着火时，保护半径R为1.5×（10.5+3.6）×0.5=10.575m，邻近1号和3号储罐均在范围内，保护面积按1个100方储罐的全面积和2个100方储罐的半面积进行计算，计算所得喷淋用水量为41.72L/s，水枪和喷淋火灾连续时间均为6h。储罐移动式高倍数泡沫灭火装置给水流量为4L/s，运行时间为40min。根据工艺提供注水用水量参数，按照20L/s的流量，连续时间按照60min考虑，总用水量为72m3，考虑一定的富裕水量，注水量按照100m3设计。不考虑消防余量，故总消防用水量约为1442.752m3。设置消火栓数量不少于2个，根据消火栓保护半径增加数量，水泵接合器数量不少3个，根据场所不同配置一定数量的手提式灭火器和推车式灭火器。同时注意一个储罐喷淋管分开两个独立的控制阀控制，避免同时开启三个储罐全面积冷却保护，导致火灾连续时间内不足。喷淋阀设远程手动控制和现场应急启动控制方式，经工作人员确定需降温时开启喷淋阀。

5.结语

LNG和LPG两者有相似之处又有不同之处，都有不可替代性，针对各领域的发展特点，建设高效且经济可靠的气化站，消防配套设计我们以防为主，防消结合的原则，参照相关规范充分考虑，在摸索中不断积累经验，助力国内清洁能源的增长。

参考文献

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2.高黎敏 张延辉 LNG加气站与LNG气化站合建站的分析 煤气与热力 2018年4期

3.李连成 李雪纯 LNG储罐消防冷却水设计 工程建设与设计 2017年2期

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